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DE102020215934B3 - Synchronisierungseinheit für ein Kraftfahrzeuggetriebe - Google Patents

Synchronisierungseinheit für ein Kraftfahrzeuggetriebe Download PDF

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DE102020215934B3
DE102020215934B3 DE102020215934.3A DE102020215934A DE102020215934B3 DE 102020215934 B3 DE102020215934 B3 DE 102020215934B3 DE 102020215934 A DE102020215934 A DE 102020215934A DE 102020215934 B3 DE102020215934 B3 DE 102020215934B3
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DE
Germany
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coupling body
teeth
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shift sleeve
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DE102020215934.3A
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English (en)
Inventor
Philippa Weissinger
Eberhard Schätzle
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Magna PT BV and Co KG
Original Assignee
Magna PT BV and Co KG
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Synchronisierungseinheit (1) für ein Kraftfahrzeuggetriebe mit einer axial verschiebbar auf einer Getriebewelle angeordneten Schaltmuffe (11), die eine als Schaltmuffenverzahnung (10) ausgebildete Innenverzahnung aufweist, einem Losrad (2a) welches drehfest verbindbar auf der Getriebewelle gelagert ist, einem Kupplungskörper (5a, 5b) der eine Schaltverzahnung (9a) aufweist, wobei dieser auf einem Lagerabschnitt des Losrads (2a) angeordnet ist, wobei eine drehfeste Verbindung zwischen Losrad (2a) und Getriebewelle über die axiale Verlagerung der Schaltmuffe (11) und formschlüssiges Eingreifen der Schaltmuffenverzahnung (10) in die Schaltverzahnung (9) des Kupplungskörpers (5a) erzielbar ist. Der Kupplungskörper (5a) umfasst zwei ringförmigen Kupplungskörperelementen (50, 52), wobei jedes Kupplungskörperelement (50 bzw. 52) eine Verzahnung mit Zähnen (58 bzw. 60) aufweist, und wobei die Zähne (58) des Kupplungskörperelements (50) in die Zwischenräume der Zähne (60) des Kupplungskörperelements (52) eingreifen, so dass eine alternierende Anordnung der Zähne (58, 60) über einen äußeren Umfangsbereich (54) der beiden Kupplungskörperelemente (50, 52) erreicht wird, die beiden Kupplungskörperelemente (50, 52) sind um einen begrenzten Verdrehwinkel verdrehbar zueinander auf dem Lagerabschnitt (14) gelagert.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Synchronisierungseinheit für ein Kraftfahrzeuggetriebe, die eine Schaltmuffe mit Innenverzahnung, eine Führungsmuffe mit Außenverzahnung, mindestens einen Synchronring mit einer Sperrverzahung am Außendurchmesser und einem als Losrad ausgeführtes Gangrad mit zweigeteiltem Kupplungskörper und Außenverzahnung umfasst.
  • Synchronisierungseinheiten werden in Schaltgetrieben eingesetzt und gleichen die unterschiedlichen Drehzahlen von dem zu schaltenden Losrad/Gangrad und der Getriebewelle, vor dem Herstellen einer formschlüssigen Verbindung zwischen den beiden Bauteilen, aneinander an. Es sind unterschiedliche Ausführungsformen von Synchronisationseinheiten bekannt, wobei häufig die sogenannte Sperrsynchronisation eingesetzt wird, die zur Synchronisation kegelförmige Reibflächen verwendet. Hierbei können die sogenannte Einkonus-Synchronisation (eine Reibfläche) und Mehrkonus-Synchronisation (zwei oder mehr Reibflächen) unterschieden werden.
  • Hierbei ist eine Führungsmuffe mit einer Außenverzahnung drehfest auf einer um eine Drehachse drehbaren Welle eines Schaltgetriebes angeordnet. Eine Schaltmuffe mit einer Innenverzahnung ist axial verschiebbar auf der Führungsmuffe angeordnet, wobei die Innenverzahnung der Schaltmuffe mit der Außenverzahnung der Führungsmuffe in Eingriff steht. Zum Einlegen eines Gangs in dem Schaltgetriebe wird die Schaltmuffe über den Schalthebel axial verschoben. In einer axialen Endlage stellt die Schaltmuffe dann eine formschlüssige Verbindung zwischen der Welle und dem Gangrad/Losrad bzw. dem mit dem Gangrad/Losrad drehfest verbundenen Kupplungskörper her. Bevor die formschlüssige Verbindung hergestellt werden kann, müssen die Bauteile mit gleicher Drehzahl drehen. Hierfür wird ein Synchronring eingesetzt, wobei zwischen dem Synchronring und dem Kupplungskörper eine Reibpaarung über korrespondierende Konusflächen ausgestaltet ist. Weiterhin ist der Synchronring als Sperrglied ausgeführt, so dass er begrenzt verdrehbar in Bezug auf die Führungsmuffe gelagert ist. Bei einem Gangwechsel und axialer Verlagerung der Schaltmuffe wirkt zunächst eine Vorsynchronisationseinheit auf den Synchronring. Diese übt eine axiale Andruckkraft auf den Synchronring aus, wodurch die Reibpaarung zwischen Synchronring und Kupplungskörper zum Eingriff kommt. Aufgrund der Differenzdrehzahlen zwischen den Bauteilen verdreht sich der Synchronring in eine Sperrposition, in der die Verzahnung der Schaltmuffe nicht durch eine Sperrverzahnung des Synchronrings hindurchgreifen kann. In dieser Position kann die Schaltmuffe nicht weiter axial in ihre Endposition verlagert werden.
  • Erst nach erreichter Synchronisation zwischen den zu kuppelnden Bauteilen dreht sich der Synchronring wieder in die Ausgangsposition zurück, wodurch eine axiale Verlagerung der Schaltmuffe in ihre Endposition möglich ist. In dieser Position greift die Innenverzahnung der Schaltmuffe durch die Sperrverzahnung des Synchronrings in die Außenverzahnung des Kupplungskörpers ein. Hierdurch wird eine Kraftübertragung über die Schaltmuffe zwischen Getriebewelle und Losrad realisiert.
  • Aus der DE 10 2005 054 743 A1 ist eine Ausführungsform einer Synchronisationseinheit bekannt und betrifft eine Vorrichtung zum Schalten zweier Gangräder mittels einer aus einer neutralen Stellung in Richtung der Gangräder verschiebbaren Schiebemuffe, welche Zähne zum Eingriff aufweist, die als Riegelnutzähne teilweise mit einer Riegelnut versehen sind. Die Höhe der Riegelnutzähne ist in Umfangsrichtung nicht konstant ausgebildet.
  • Nachteilig bei den zuvor beschriebenen bekannten Synchronisierungseinheiten ist, dass aufgrund der zufälligen Anordnung der Zähne der Schaltmuffe zu den Zähnen des Kupplungskörpers am Ende des Synchronisierungsprozesses das Losrad gegenüber der Schaltmuffe verdreht werden muss, damit die formschlüssige Verbindung hergestellt werden kann. Das Verdrehen des Losrads und den damit gekoppelten Massenträgheiten trägt zu einer Kraftüberhöhung der Schaltkraft, dem sog. Zweiten Druckpunkt (double bump) bei. Neben diesen negativen Auswirkungen auf den Schaltkomfort, beeinflusst das Verdrehen des Radsatzes unter anderem auch die Zusammenarbeit mit dem Elektromotor in hybridisierten Anwendungen.
  • Ein weiterer Nachteil der bekannten Synchronisierungseinheiten bezieht sich auf deren axialen Baulänge, die es zur Erzielung einer kompakten Bauform zu reduzieren gilt. Bei der Auslegung der Synchronisierung wird der notwendige minimale Abstand zwischen Synchronring und Kupplungskörper als Spaltmaß bezeichnet. Bei Unterschreitung eines bestimmten Wertes, kommt es zum Blockieren der Synchroneinheit durch Doppeleingriff und das Einlegen des Ganges ist verhindert. Beim Doppeleingriff trifft die Verzahnung 10 der Schaltmuffe auf die Verzahnung 9 des Kupplungskörpers bevor der Synchronring vom Konus losgerissen wurde bzw. die Schaltung die Sperrstellung am Synchronring passiert hat. Diese Situation ist in der 2 anhand einer schematischen Darstellung gezeigt. Um den Gang einlegen zu können, muss nun der Synchronring und der Kupplungskörper in entgegengesetzte Umfangsrichtungen verdreht werden. Der notwendige Verdrehwinkel ist dabei von der Winkellage abhängig und zufällig. Dies ist nicht möglich und es kommt zur Blockade. Durch Verschleiß der Reibkonen kann das Spaltmaß abnehmen, wodurch die Funktionstüchtigkeit beeinträchtigt wird. Um die Funktionstüchtigkeit der Synchroneinheit zu gewährleisten wird hier ein Verschleißmaß zum Spaltmaß hinzugerechnet, wodurch die axiale Baulänge der Synchronisierungseinheit stark beeinflusst wird.
  • Vor diesem Hintergrund stellt sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe, eine Synchronisierungseinheit derart weiterzubilden, dass die oben aufgeführten Nachteile der bekannten Ausführungen vermieden werden.
  • Diese Aufgabe löst die vorliegende Erfindung durch eine Synchronisierungseinheit mit den in Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen.
  • Erfindungsgemäß ist der Kupplungskörper zweigeteilt ausgeführt und umfasst zwei Kupplungskörperelemente, die ein begrenztes Verdrehspiel relativ zueinander aufweisen.
  • Durch die erfindungsgemäße Ausführung kann der maximal notwendige Verdrehwinkel, der zur Verdrehung zwischen dem Losrad und der Schaltmuffe am Ende des Synchronisierungsprozesses zur Herstellung der formschlüssigen Verbindung erforderlich ist, deutlich reduziert werden. Dies trägt vorteilhafterweise zur Reduzierung der Kraftüberhöhung bei. Durch die Ausführung des zweigeteilten Kupplungskörpers aus zwei Ringen, die relativ zueinander sowie gegen das Losrad unter einem Winkel verdrehbar sind, können diese bei Kontakt mit der Verzahnung der Schaltmuffe ausweichen und somit das „Einspuren“ der Verzahnung vereinfachen.
  • Bei dem Einsatz der Synchronisationseinheit in einem hybridisierten Antriebsstrang können gegenseitige Störeinflüsse auf den Elektromotor reduziert werden.
  • Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Synchronisierungseinheit bezieht sich auf die Verringerung der axialen Baulänge durch eine Reduzierung des Abstandes (Spaltmaß s) zwischen Synchronring und Kupplungskörper.
  • Das minimale Spaltmaß s als theoretischer Wert beträgt dabei: s = b z1 4 tan ( β )
    Figure DE102020215934B3_0001
    • bz1 = Zahnbreite
    • β = Dachschrägenwinkel
  • Dies ist zeichnerisch in einer schematischen Darstellung in der 8 dargestellt.
  • Die axiale Richtung ist nachfolgend die in Richtung der Drehachse der Getriebewelle, auf der die Synchronisierungseinheit angeordnet ist, verlaufende Richtung.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand in den Zeichnungen schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele beschrieben.
  • Es zeigt:
    • 1 einen Längsschnitt durch eine Synchronisierungseinheit gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
    • 2 eine Prinzipdarstellung eines gemäß dem Stand der Technik unerwünscht auftretenden „Doppeleingriffs“ beim Einspurvorgang,
    • 3 eine perspektivische Darstellung des erfindungsgemäßen Kupplungskörpers mit Losrad in einer ersten Situation/Ausgangssituation,
    • 4 eine perspektivische Darstellung des erfindungsgemäßen Kupplungskörpers mit Losrad in einer zweiten Situation,
    • 5a-5c eine Prinzipdarstellung eines Einspurvorgangs in drei Positionen in einem ersten Fall „Einspurverzahnung trifft auf Freiraum“,
    • 6a-6f eine Prinzipdarstellung eines Einspurvorgangs in sechs Positionen in einem zweiten Fall „Einspurverzahnung trifft auf Verzahnung eines Kupplungskörperelements“,
    • 7 eine schematische Darstellung eines Doppeleingriffs beim Einspurvorgang; und
    • 8 eine schematische Darstellung zur Berechnung des minimalen Spaltmaßes.
  • Die nachfolgend näher beschriebene Synchronisierungseinheit 1 wird üblicherweise in einem Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug eingesetzt, wobei der Antriebsstrang eine Getriebeanordnung umfasst. Die Getriebeanordnung weist in der Regel eine Eingangswelle und eine Ausgangswelle auf, die über einen schaltbaren Radsatz mit einander verbunden sind. Der Radsatz weist dabei eine Anzahl Gangstufen auf, die jeweils aus einem Radsatz mit einem Festrad und einem Losrad bestehen. Die Synchronisierungseinheit 1 ist hierbei auf einer Getriebewelle angeordnet und dient dazu, ein Losrad mit der Getriebewelle zu verbinden oder zu entkoppeln.
  • Gemäß der Darstellung der 1 ist eine Synchronisierungseinheit 1 gezeigt, die zur Kopplung bzw. Entkopplung von zwei axial benachbart auf einer Getriebewelle angeordneten Losrädern 2a, 2b ausgeführt ist. Die Getriebewelle ist zeichnerisch nicht dargestellt.
  • Auf der Getriebewelle ist eine Führungsmuffe 3 mit einer Außenverzahnung drehfest und axial unverschiebbar angeordnet. Beidseits der Führungsmuffe 3 sind auf der Getriebewelle die Losräder 2a, 2b frei drehbar gelagert. Auf ihrer der Führungsmuffe 3 zugewandten Seite sind die Losräder 2a, 2b jeweils mit dem erfindungsgemäßen ringförmigen zweigeteilten Kupplungskörper 5a, 5b ausgeführt. Wie es nachfolgend näher beschrieben ist, umfasst der Kupplungskörper 5a bzw. 5b zwei ringförmige Kupplungskörperelemente 50, 52, die auf ringförmigen Abschnitten 14 der Losrädern 2a, 2b um einen begrenzten Verdrehwinkel verdrehbar zueinander gelagert sind. Die Losräder 2a, 2b weisen jeweils eine Kegelfläche 6a, 6b auf, die jeweils einen Gegenkonus für eine korrespondierende Fläche 16a, 16b an einem Synchronring 8a, 8b bildet. Die Kupplungskörper 5a, 5b weisen an ihrem Außenumfang eine zweigeteilte Schaltverzahnung 9a auf. In die Verzahnung der Führungsmuffe 3 greift eine Innenverzahnung einer Schaltmuffe 11 ein. Diese Innenverzahnung wird als Schaltmuffenverzahnung 10 bezeichnet.
  • Die Schaltmuffenverzahnung 10 umfasst über den Umfang verteilt angeordnete Zähne 30 mit Dachwinkeln 31 an den Stirnseiten. Zwischen den Zähnen 30 sind Zahnlücken 32 gebildet. Die Schaltmuffe 11 ist in ihrer Neutralstellung - gezeigt in der 1- zentrisch in Bezug auf die Führungsmuffe 3 angeordnet. Wie es der Pfeil 12 in 1 darstellt, ist die Schaltmuffe 11 in axialer Richtung nach rechts bzw. nach links verschiebbar und ist in der axialen Endstellung rechts bzw. links in einer Schaltposition.
  • Die Synchronisierungseinheit 1 umfasst weiterhin Synchronringe 8a, 8b, die an ihrem Außenumfang eine Sperrverzahnung 15a, 15b aufweisen. Die Sperrverzahnung umfasst eine Vielzahl von Sperrzähnen 17 mit Dachwinkeln 18 an den zur Schaltmuffe 11 hin gerichteten Stirnseiten. Die Synchronringe 8a, 8b sind in radialer Richtung jeweils zwischen dem Innenumfang der Schaltmuffe 11 und einer Kegelfläche 6a bzw. 6b des zugeordneten Losrads 2a, 2b derart angeordnet, dass sie mit einer zur Kegelfläche 6a bzw. 6b weisenden Kegelfläche 16a bzw. 16b eine Reibfläche bilden können. Die Synchronringe 8a, 8b sind begrenzt verdrehbar in Bezug auf die Führungsmuffe 3 gelagert, wobei in einer ersten relativen Position die Schaltmuffenverzahnung 10 der Schaltmuffe 11 durch die Sperrverzahnung 15a bzw. 15b in axialer Richtung hindurchgeschoben werden kann, um mit der Schaltverzahnung 9a des Kupplungskörpers 5a bzw. 5b einen Formschluss zu bilden. In einer weiteren relativen Position, die als Sperrposition bezeichnet wird, wird ein derartiges Durchschalten der Schaltmuffenverzahnung 10 verhindert.
  • Die Synchronisationseinheit 1 umfasst des Weiteren eine Anzahl Vorsynchronisationseinheiten. Da der grundsätzliche Aufbau von Synchronisationseinheiten und deren Funktion dem Fachmann aus dem Stand der Technik bekannt ist, wird dies an dieser Stelle nicht näher beschrieben. Beispielhaft wird hierbei auf die Druckschrift: INA-Schiebemuffeneinheit/Technische Produktinformation, Schaeffler Gruppe Automotive, Januar 2006 verwiesen.
  • Es ist selbstverständlich im Zuge der Erfindung auch eine Ausführungsform möglich, bei der nur auf einer Seite der Führungsmuffe 3 ein Synchronring 8a, 8b und ein koppelbares Gangrad 2a, 2b angeordnet ist.
  • Bei der erfindungsgemäßen Synchronisationseinheit 1 sind die Komponenten: Schaltmuffe 11, Führungsmuffe 3, Synchronring 8a, 8b, sowie Vorsynchronisationseinheit in ihrem aus dem Stand der Technik bekannten Aufbau im Wesentlichen beibehalten. Der wesentliche Unterschied liegt in der konstruktiven neuen Ausführung des Kupplungskörpers 5a, 5b, der anhand der 3 und 4 nachfolgend beschrieben wird.
  • Die Beschreibung bezieht sich dabei auf den dem Losrad 2a zugeordneten Kupplungskörper 5a. Der gegenüberliegende Kupplungskörper 5b ist entsprechend spiegelbildlich ausgeführt.
  • Der Kupplungskörper 5a umfasst zwei ringförmige Kupplungskörperelemente 50, 52 mit jeweils einem äußeren Umfangsbereich 54 und jeweils einem inneren Umfangsbereich 56. Das Kupplungskörperelement 50 weist an seinem äußeren Umfangsbereich 54 eine Vielzahl von Zähnen 58 auf, die gleichmäßig verteilt über den äußeren Umfangsbereich angeordnet sind. Das Kupplungskörperelement 52 weist an seinem äußeren Umfangsbereich 54 eine Vielzahl von Zähnen 60 auf, die gleichmäßig verteilt über den äußeren Umfangsbereich angeordnet sind.
  • Wie es aus den 3 und 4 zu erkennen ist, sind die Kupplungskörperelemente 50, 52 axial unmittelbar benachbart zueinander angeordnet und die Zähne 58 des Kupplungskörperelements 50 greifen in die Zwischenräume der Zähne 60 des Kupplungskörperelements 52. Dementsprechend greifen die Zähne 60 des Kupplungskörperelements 52 in die Zwischenräume der Zähne 58 ein. Hierdurch wird eine alternierende Anordnung der Zähne 58, 60 über den äußeren Umfangsbereich der beiden Kupplungskörperelemente 50, 52 erreicht. Durch diese Anordnung erhält man einen Kupplungskörper 5a mit einer Schaltverzahnung 9a.
  • Der Abstand der Zähne 58, 60 der Kupplungskörperelemente 50, 52 zueinander beträgt im Normalzustand 1/2 des Teilungswinkels. Dieser Normalzustand ist in der 3 gezeigt. Es ist erkennbar, dass in dem Normalzustand die Zähne 58 bzw. 60 jeweils mittig (in Umfangsrichtung gesehen) zwischen die benachbarten Zähne 60 bzw. 58 eingreifen.
  • Die beiden Kupplungskörperelemente 50, 52 sind an ihrem inneren Umfangsbereich 56 auf - dem ringförmigen Abschnitt 14 des Losrads 2a um einen begrenzten Verdrehwinkel verdrehbar zueinander gelagert. Hierfür ist zwischen den Kupplungskörperelementen 50, 52 und dem ringförmigen Abschnitt 14 eine Wellen-Naben-Verbindung mit Nuten 70 und Keilen 72 vorgesehen, welche einen jeweiligen Verdrehwinkel zwischen dem entprechenden Kupplungskörperelement 50 bzw. 52 und dem Losrad 2a von +/- 1/8 des Teilungswinkels zulassen.
  • Es ist selbstverständlich, dass die Nuten 70 auch in dem ringförmigen Abschnitt 14 und die korrespondierenden Keile 72 in den Kupplungskörperelementen ausgeführt sein können.
  • Bei axialer Bewegung der Schaltmuffe 11 kommen die Zähne 30 der Schaltmuffe 11 mit den Zähnen 58, 60 der Kupplungskörperelemente 50, 52 in Kontakt. Dabei können die Kupplungskörperelemente 50, 52 in beide Drehrichtungen, die durch den Doppelpfeil D angezeigt sind, um den maximalen Verdrehwinkel ausweichen und somit das Einspuren der Verzahnungen vereinfachen. Bei Verdrehung beider Kupplungskörperelemente 50, 52 um den maximalen Verdrehwinkel treffen jeweils die Zahnflanken 59 der Zähne 58 des Kupplungskörperelements 50 auf die benachbarten Zahnflanken 61 der Zähne 60 der Verzahnung des Kupplungskörperelements 52.
  • Diese Situation die als Eingriffzustand bezeichnet wird, ist in der 4 dargestellt. Die unmittelbar aneinander liegenden benachbarten Zähne 58, 60 bilden als Zahnpaarung die Schaltverzahnung 9a. Zwischen den aus den Zähnen 58, 60 gebildeten Schaltverzahnung 9a entstehen Zwischenräume 55 in welche die Zähne 30 der Schaltmuffenverzahnung 10 der Schaltmuffe 11 formschlüssig eingreifen können.
  • Die Zähne 60 besitzen eine Zahnbreite bz2, die Zähne 58 besitzen eine Zahnbreite bz3 Diese sind derart bemessen, dass wenn ein Zahn 60 mit seiner Zahnflanke an einer Zahnflanke eines benachbarten Zahnes 50 anliegt (Eingriffszustand), diese zwischen benachbarten Zähnen 30 in die Zahnlücken 32 der Schaltmuffenverzahnung 10 eingreifen können und eine Kraftübertragung ermöglicht wird.
  • Wie man es aus der perspektivischen Ansicht der 4 ersehen kann, treffen bei diesem maximalen Verdrehwinkel die Nuten-/ bzw. Keilflanken der Kupplungskörperelemente 50, 52 auf gegenüberliegende Seiten der Keil- bzw. Nutenflanken des Losrads 2a und übertragen dort das Drehmoment.
  • Der Normalzustand wird, nachdem der Formschluss zwischen Schaltmuffenverzahnung 10 und Schaltverzahnung 9a aufgehoben ist, nach Auslenkung durch Rastiermechanismen wieder erreicht.
  • Da die Position der Verzahnungen (Schaltmuffenverzahnung der Schaltmuffe zu Zähnen der Kupplungskörperelemente 50, 52) zueinander nach dem Synchronisationsprozess zufällig ist, können verschiedene Fälle beim Einspurvorgang auftreten, welche im Folgenden anhand der Prinzipdarstellungen der Figuren beschrieben werden.
  • Der anhand der 5a - 5c dargestellte erste Fall betrifft eine Situation, bei der die Zähne 30 der Schaltmuffenverzahnung der Schaltmuffe 11 auf die Zwischenräume 55 des Kupplungskörpers 5a treffen.
  • Hierbei steht, wie es in der 5a gezeigt ist, die Schaltmuffenverzahnung 10 der Schaltmuffe 11 um jeweils 1/4 Teilungswinkel zu den Zähnen 58, 60 der Verzahnungen der Kupplungskörperelemente 50, 52 versetzt. Die Zähne 58, 60 der Verzahnung beider Kupplungskörperelemente 50, 52 treffen bei einem axialen Verschieben der Schaltmuffe gleichzeitig auf die Schaltmuffenverzahnung 10 (5b). Die Kupplungskörperelemente 50, 52 werden, wie es durch die Pfeile in den 5b und 5c angezeigt ist, in entgegengesetzte Umfangsrichtung verdreht, bis diese an den Anschlag, der durch die Keile 72 und Nuten 70 gebildet wird, anstoßen. Zu diesem Zeitpunkt kann die Schaltmuffenverzahnung 10 komplett in die Zwischenräume 55 einspuren d.h. formschlüssig eingreifen. Das Losrad 2a wird hier nicht verdreht.
  • Der anhand der 6a - 6f dargestellte zweite Fall betrifft eine Situation, bei der die Schaltmuffenverzahnung 10 der Schaltmuffe 11 auf die Zähne 60 des Kupplungskörperelements 52 trifft.
  • Hier steht wie es in der 6a gezeigt ist, die Schaltmuffenverzahnung 10 der Schaltmuffe 11 um 1/8 Teilungswinkel zur Verzahnung des Kupplungskörperelements 52 versetzt. Durch die Axialbewegung der Schaltmuffe 11 (Pfeil PF1) tritt die Schaltmuffenverzahnung 10 zunächst nur mit den Zähnen 60 der Verzahnung des Kupplungskörperelements 52 in Kontakt (6b). Das Kupplungskörperelement 52 wird, wie es durch den Pfeil in der 6c angezeigt ist, durch die Axialkraft der Schaltmuffe 11 um den maximalen Verdrehwinkel verdreht.
  • Sobald das Kupplungskörperelement 52 um seinen maximalen Verdrehwinkel verdreht ist und der Keil in der Nut am Anschlag anliegt, beginnt die Verdrehung des Losrads 2a. Dieses wird um 1/8 Teilungswinkel verdreht. Währenddessen (dargestellt in 6d) treten die Zähne 58 der Verzahnung des Kupplungskörperelements 50 mit der Schaltmuffenverzahnung 10 in Kontakt und das Kupplungskörperelement 50 wird verdreht. Die Verdrehbewegung ist in der 6e durch den Pfeil PF2 gezeigt. Sobald dieses um den maximalen Verdrehwinkel verdreht wurde, kann die Schaltmuffenverzahnung einspuren, wie es in der 6e dargestellt ist.
  • Bei Auftreten von Doppeleingriff der Schaltmuffe an Synchronring sowie an einem Kupplungskörperelement 50 bzw. 52 des Kupplungskörpers 5a, zeichnet sich ein weiterer Vorteil der „ausweichbaren“ Kupplungskörperelemente 50, 52 ab. Diese bieten geringen Widerstand gegen Verdrehung und ermöglichen so das Losreißen des Synchronrings bzw. das Passieren der Schaltmuffe trotz Doppeleingriffs (siehe 7). Entsprechend ist die Funktionstüchtigkeit bei geringem Spaltmaß weiterhin gegeben.
  • Die 8 zeigt eine schematische Skizze zur Berechnung des minimalen Spaltmaßes s mit der Formel: s = b z1 4 tan ( β )
    Figure DE102020215934B3_0002
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Synchronisierungseinheit
    2a, 2b
    Losräder
    3
    Führungsmuffe
    5a, 5b
    Kupplungskörper
    6a, 6b
    Kegelfläche
    8a, 8b
    Synchronring
    9
    zweigeteilte Schaltverzahnung
    10
    Schaltmuffenverzahnung
    11
    Schaltmuffe
    14
    ringförmiger Abschnitt
    15a, 15b
    Sperrverzahnung
    16a, 16b
    korrespondierende Fläche
    17
    Sperrzähne
    18
    Dachwinkel
    30
    Zähne
    31
    Dachwinkel
    31
    Zahnlücken
    50
    Kupplungskörperelement
    52
    Kupplungskörperelement
    54
    äußerer Umfangsbereich
    55
    Zwischenräume
    56
    innerer Umfangsbereich
    58
    Zähne
    59
    Zahnflanken
    60
    Zähne
    61
    Zahnflanken
    70
    Nuten
    72
    Keile

Claims (6)

  1. Synchronisierungseinheit (1) für ein Kraftfahrzeuggetriebe mit - einer axial verschiebbar auf einer Getriebewelle angeordneten Schaltmuffe (11), die eine als Schaltmuffenverzahnung (10) ausgebildete Innenverzahnung aufweist, - einem Losrad (2a) welches drehfest verbindbar auf der Getriebewelle gelagert ist, - einem Kupplungskörper (5a, 5b) der eine Schaltverzahnung (9a) aufweist, wobei dieser auf einem Lagerabschnitt des Losrads (2a) angeordnet ist, - wobei eine drehfeste Verbindung zwischen Losrad (2a) und Getriebewelle über die axiale Verlagerung der Schaltmuffe (11) und formschlüssiges Eingreifen der Schaltmuffenverzahnung (10) in die Schaltverzahnung (9) des Kupplungskörpers (5a) erzielbar ist, dadurch gekennzeichnet, - dass der Kupplungskörper (5a) zwei ringförmige Kupplungskörperelemente (50, 52) umfasst, - wobei jedes Kupplungskörperelement (50 bzw. 52) eine Verzahnung mit Zähnen (58 bzw. 60) aufweist, und wobei die Zähne (58) des Kupplungskörperelements (50) in die Zwischenräume der Zähne (60) des Kupplungskörperelements (52) eingreifen, so dass eine alternierende Anordnung der Zähne (58, 60) über einen äußeren Umfangsbereich (54) der beiden Kupplungskörperelemente (50, 52) erreicht wird - und dass die beiden Kupplungskörperelemente (50, 52) um einen begrenzten Verdrehwinkel verdrehbar zueinander auf dem Lagerabschnitt (14) gelagert sind.
  2. Synchronisierungseinheit (1) für ein Kraftfahrzeuggetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronisierungseinheit (1) weiterhin einen Synchronring (8a, 8b) mit einer Sperrverzahnung (15a, 15b) umfasst, wobei der Synchronring (8a, 8b) in radialer Richtung zwischen dem Innenumfang der Schaltmuffe (11) und einer Kegelfläche (6a, 6b) des Losrads (2a, 2b) derart angeordnet ist, dass er mit einer zur Kegelfläche (6a, 6b) weisenden Kegelfläche (16a, 16b) eine Reibfläche bildet, und wobei der Synchronring (8a, 8b) begrenzt verdrehbar in Bezug auf die Schaltmuffe (11) gelagert ist, derart, dass ein Ineingriffkommen der Schaltmuffenverzahnung (10) der Schaltmuffe mit der Schaltverzahnung (9a) des Kupplungskörpers (5a) erst bei Synchrondrehzahl zugelassen wird.
  3. Synchronisierungseinheit (1) für ein Kraftfahrzeuggetriebe nach Anspruch 1 oder 2, - dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrehbarkeit der beiden Kupplungskörperelemente (50, 52) durch eine zwischen den Kupplungskörperelementen (50, 52) und dem Losrad (2a, 2b) angeordneten Wellen-Naben-Verbindung mit Nuten (70) und Keilen (72) gebildet wird.
  4. Synchronisierungseinheit (1) für ein Kraftfahrzeuggetriebe nach Anspruch 3, dadurch - gekennzeichnet, dass die Wellen-Naben-Verbindung einen jeweiligen Verdrehwinkel zwischen dem entsprechenden Kupplungskörperelement (50 bzw. 52) und dem Losrad 2a von +/- 1/8 des Teilungswinkels zulässt.
  5. Synchronisierungseinheit (1) für ein Kraftfahrzeuggetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltmuffenverzahnung (10) eine Vielzahl von Zähnen (30) mit einer Zahnbreite bz1 und zwischen den Zähnen (30) bestehenden Zahnlücken (32) aufweist, und dass die Zähne (58) eine Zahnbreite bz3 und die Zähne (60) eine Zahnbreite bz2 aufweisen, und wobei diese derart bemessen sind, dass wenn ein Zahn (60) mit seiner Zahnflanke an einer Zahnflanke eines benachbarten Zahnes (58) anliegt (Eingriffszustand), diese Schaltverzahnung (9a) zwischen benachbarten Zähnen (30) in die Zahnlücken (32) der Schaltmuffenverzahnung (10) eingreifen kann und eine Kraftübertragung ermöglicht wird.
  6. Kupplungskörper (5a, 5b) für eine Synchronisiereinheit (1) für ein Kraftfahrzeuggetriebe, dadurch gekennzeichnet, dass der Kupplungskörper (5a) zwei ringförmige Kupplungskörperelemente (50, 52) umfasst, wobei jedes Kupplungskörperelement (50 bzw. 52) eine Verzahnung mit Zähnen (58 bzw. 60) aufweist, und wobei die Zähne (58) des Kupplungskörperelements (50) in die Zwischenräume der Zähne (60) des Kupplungskörperelements (52) eingreifen, so dass eine alternierende Anordnung der Zähne (58, 60) über einen äußeren Umfangsbereich (54) der beiden Kupplungskörperelemente (50, 52) erreicht wird, und dass die beiden Kupplungskörperelemente (50, 52) um einen begrenzten Verdrehwinkel verdrehbar zueinander auf einem Lagerabschnitt (14) eines Losrads (2a, 2b) gelagert sind.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Title
Schaeffler KG: INA-Schiebemuffen-Einheit. Herzogenaurach, 2006. S. 1-31. URL: https://www.schaeffler.com/remotemedien/media/_shared_media/08_media_library/01_publications/schaeffler_2/tpi/downloads_8/tpi125_de_de.pdf [abgerufen am 2021-02-08]. - Firmenschrift *

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